氢水化合物中氢键对称化和预压作用下氢行为

摘要：氢水化合物作为潜在的环境友好型储氢含能材料引起了众多关注。结合金刚石对顶砧装置和原位拉曼光谱测量、同步辐射X射线衍射光谱测量两种表征手段,试图深入理解高压驱动下氢的特征行为,寻找可能的高压富氢相。结果显示,目前已知最高含氢比例1∶1的相C2在压力24.5 GPa时发生相变,更多的氢分子特征峰随相变出现。通过对理论预测结构的拟合,该相最终被确定为P41,氢水比例达到2∶1,且在卸压时能够稳定保存至8.6 GPa。考虑到冰中氢键对称化对压致相变和结构稳定性的重要作用,着重观测了氢键的行为,首次探测到水分子之间氢键对称化过程中完整的费米共振现象。通过对O-H对称伸缩振动模式软化行为的拟合,最终确定氢键对称化发生在55 GPa,同时拉曼光谱测量显示有更进一步相变伴随发生。氢水化合物中不同氢团簇对化学预压作用表现出截然不同的应激反应,这在此体系中也是首次被注意到,对含氢体系和纯氢中氢的金属化研究具有一定参考作用。